基于小波变换的电压中断仿真

1建立电压中断数学模型

本文针对电压中断波形进行Matlab仿真实验,电压中断波形如图1所示,电压有效值、频率以及采样频率与电压骤降波形相同,电压在t=0.3s发生中断,于t=0.7s时恢复,持续时间为0.4s,数学模型如式(1）所示:

2利用4种小波基对信号进行分解与重构

分别利用Haar小波、Db4小波、Coif4小波和sym4小波对其进行处理,分解尺度为3,得到分解后的小波系数如图2、图3所示。

Haar小波在此次仿真中对该电压中断信号进行分解尺度为3的分解与重构时效果依旧不甚理想,而其余3种小波基函数能够有效检测出电压骤断的突变点。

3检验4种小波基的重构误差及对故障点的定位情况

如表1所示,Haar小波重构误差最小。表2中Db4小波、Coif4小波和sym4小波模极大值与模平均值之比均大于100,证明在该点发生了较为明显的突变。但是利用Haar小波对该信号进行分解与重构时仍然不能够对电压中断的起始点进行有效检测。

4结语

本文利用4种小波基对暂态电能质量的电压中断扰动信号进行了仿真分析,可以发现,Haar小波作为最经典的、最基础的小波函数,虽然其重构误差最小,但在时域上并不连续,正则性很差,它作为基本小波性能不是特别好,不能定位故障的起始点,且故障恢复点的模极大值与模平均值比值较小,不能有效地对奇异点进行检测。而Db4、Coif4和sym4三种小波基都可以对故障的起始点与恢复点进行定位且有较为明显的模极大值,但是在定位精度上,Coif4和sym4小波基对故障起始点和恢复点定位都有10-3数量级的误差,Db4小波基进行奇异点定位则完全没有误差,重构误差也不特别大。因此,综合考虑奇异点定位精度与重构误差等因素,选择Db4小波作为电能质量信号奇异点检测的小波基函数是最为合理的。